Чарлз Дарвин и основные положения его теории.

Чарлз Дарвин и основные положения его теории.

Чарльз Дарвин u Родился в 1809 году. u Обучался на медицинском и богословском факультетах, собирался стать священником. u В 1831 г. отправляется в 5 -летнее путешествие на корабле «Бигль» в качестве натуралиста u 23 года систематизирует фактический материал u В 1859 году опубликовал первую естественнонаучную

Из наблюдений… В процессе размножения численность особей увеличивается в геометрической прогрессии Если…

…условия благоприятствуют выживанию всех потомков: «Не существует ни одного исключения из правила, по которому любое органическое существо размножается столь быстро, что, не подвергайся оно истреблению, потомство одной пары очень скоро бы заняло всю Землю» . Ч. Дарвин

В дальнейшем стремление организмов к неограниченному увеличению своей биомассы и численности В. И. Вернадский назвал давлением жизни.

n Что останавливает? «На каждом виде отражается влияние самых разнородных препятствий, действующих в различные возрасты, в разные времена года или в разные годы» . Ч. Дарвин

n Лимититующий фактор: 1. лимитирующим фактором является ограниченность объема доступных ресурсов, что приводит к конкуренции за пищу, за места для обитания и размножения.

n Снижение численности происходит также за счет воздействия элиминирующих факторов: хищников, паразитов, болезнетворных агентов, а также неблагоприятных факторов неживой природы (климатические факторы, пожары, наводнения…).

Термин «элиминация» (буквально – «удаление» ) означает или физическую гибель особей, или их генетическую гибель, то есть невозможность оставить потомство.

n Противоречие между размножением организмов в геометрической прогрессии и действием самых разнообразных лимитирующих факторов приводит к борьбе за существование.

«Так как производится больше особей, чем может выжить, в каждом случае должна возникать борьба за существование. . . Я употребляю этот термин в самом широком смысле, включая сюда зависимость одного существа от другого, а также (что еще важнее) не только жизнь одной особи, но и успех ее в оставлении после себя потомства» .

Основные положения теории Ч. Дарвина u Организмы изменчивы. u Для эволюции имеет значение только наследственная (неопределённая) изменчивость. u Причины эволюции: борьба за существование и естественный отбор.

В эволюционной теории Дарвина предпосылкой эволюции является наследственная изменчивость, а движущими силами эволюции — борьба за существование и естественный отбор.

n Изменчивость — процесс возникновения отличий у потомков по сравнению с предками, которые обусловливают многообразие особей в пределах сорта, породы.

Причины изменчивости: 1. воздействие на организмы факторов внешней среды (прямое и косвенное), 2. природа самих организмов (так как каждый из них специфически реагирует на воздействие внешней среды).

Дарвин, анализируя формы изменчивости, выделил среди них три: 1. определенную, 2. неопределенную 3. коррелятивную.

Определённая и неопределенная изменчивость

Определенная, или групповая, изменчивость — это изменчивость, которая возникает под влиянием какого- либо фактора среды, действующего одинаково на все особи сорта или породы и изменяющего их в определенном направлении.

n Определенная изменчивость является массовой , охватывает все поколение и выражается у каждой особи сходным образом. Она ненаследственна , т. е. у потомков измененной группы при других условиях приобретенные родителями признаки не наследуются.

Неопределенная, или индивидуальная, изменчивость проявляется специфично у каждой особи, т. е. единична, индивидуальна по своему характеру. С ней связаны отличия у особей одного и того же сорта или породы, находящихся в сходных условиях.

Неопределенная изменчивость имеет наследственный характер , т. е. устойчиво передается потомству. В этом заключается ее важное значение для эволюции.

. Изменчивостью называют способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Благодаря изменчивости, организмы могут приспосабливаться к изменяющимся условиям среды обитания. Различают два типа изменчивости: Наследственная, или генотипическая, индивидуальная, неопределенная — изменения признаков организма, Ненаследственная, или обусловленные изменением генотипа; фенотипическая, — она бывает: изменчивость, при которой комбинативной — возникающей в изменений генотипа не результате перекомбинации хромосом в происходит. Ее также процессе полового размножения и называют групповой, участков хромосом в процессе определенной, кроссинговера; модификационной. мутационной — возникающей в результате внезапного изменения состояния генов;

Заяц-беляк летом и зимой. Изменчивость? Модификационная, генотип не изменяется. Горностаевый кролик при повышенной температуре остается белым. Изменчивость? Модификационная, генотип не изменяется.

Модификационная изменчивость Большую роль в формировании признаков организмов играет среда его обитания. Каждый организм развивается и обитает в определенной среде, испытывая на себе действие ее факторов, способных изменять морфологические и физиологические свойства организмов, т. е. их фенотип. Классическим примером изменчивости признаков под действием факторов внешней среды является разнолистность у стрелолиста: погруженные в воду листья имеют лентовидную форму, листья, плавающие на поверхности воды, — округлую, а находящиеся в воздушной среде, — стреловидные. Если же все растение оказывается полностью погруженным в воду, его листья только лентовидные.

Модификационная изменчивость Под действием ультрафиолетовых лучей у людей (если они не альбиносы) возникает загар в результате накопления в коже меланина, причем у разных людей интенсивность окраски кожи различна. Таким образом, изменения ряда признаков организмов вызывается действием факторов внешней среды. Причем эти изменения не наследуются. Так, если получить потомство от тритонов, выращенных на темном грунте, и поместить их на светлый, то все они будут иметь светлую окраску, а не темную, как их родители. То есть, данный вид изменчивости не затрагивает генотип и поэтому не передается потомкам.

Модификационная изменчивость Изменчивость организмов, возникающая под влиянием факторов внешней среды и не затрагивающая генотипа, называется модификационной. Модификационная изменчивость носит групповой характер, то есть все особи одного вида, помещенные в одинаковые условия, приобретают сходные признаки. Например, если сосуд с эвгленами зелеными поместить в темноту, то все они утратят зеленую окраску, если же вновь выставить на свет — все опять станут зелеными. Модификационная изменчивость является определенной, то есть всегда соответствует факторам, которые ее вызывают. Так, ультрафиолетовые лучи изменяют окраску кожи человека, усиленные физические нагрузки влияют на степень развития мышц.

Модификационная изменчивость Неадаптивные модификации: морфозы и фенокопии. Морфозы – ненаследственные изменения, вызванные экстремальными или необычными факторами среды (ренгеноморфозы, хемоморфозы), изменяющие соматические клетки. Морфозы рассматривают как «уродства» , которые ненаследуются и не носят адаптивного характера. Например, при облучении личинок дрозофилы получают имаго с вырезками в различных частях крыла, которые являются следствием гибели части клеток имагинальных дисков крыла вследствии облучения. Фенокопии – ненаследственные изменения, сходные с известными мутациями. Фенокопии являются результатом действия физических и химических агентов на генетически нормальный организм. Например, при использовании талидомида часто рождались дети с фекомелией – укороченными ластовидными руками, которую могут вызвать и мутантные аллели.

Модификационная изменчивость Несмотря на то, что под влиянием условий внешней среды признаки могут изменяться, эта изменчивость не беспредельна. Так, на поле пшеницы можно обнаружить растения с крупными колосьями (20 см и более) и очень мелкими (3 -4 см). Это объясняется тем, что генотип определяет определенные границы, в пределах которых может происходить изменение признака. Степень варьирования признака, или пределы модификационной изменчивости, называют нормой реакции.

Модификационная изменчивость Как правило, количественные признаки (высота растений, урожайность, размер листьев, удойность коров, яйценоскость кур) имеют более широкую норму реакции, то есть могут изменяться в широких пределах, нежели качественные признаки (цвет шерсти, жирность молока, строение цветка, группа крови). Знание нормы реакции имеет большое значение для практики сельского хозяйства Таким образом, модификационная изменчивость характеризуется следующими основными свойствами: 1. Ненаследуемость; 2. Групповой характер изменений; 3. Соответствие изменений действию фактора среды.

Модификационная изменчивость Для оценки степени выраженности изучаемого признака используют понятие: ЭКСПРЕССИВНОСТЬ – степень фенотипического проявления гена. Этот показатель зависит от взаимодействия гена с другими генами, или от воздействия внешних условий. Наличие данного гена не всегда означает, что он проявится в фенотипе. Для оценки количества особей, у которых этот признак фенотипически проявился используют термин ПЕНЕТРАНТНОСТЬ. Пенетрантность – частота фенотипического проявления признака у особей с одинаковым генотипом по этому гену. Пенетрантность врожденного вывиха бедра составляет, например, 20%, у сахарного диабета – 65%.

Модификационная изменчивость Статистические закономерности модификационной изменчивости. Модификационная изменчивость многих признаков растений, животных и человека подчиняется общим закономерностям. Эти закономерности выявляются на основании анализа проявления признака у группы особей (n). Степень выраженности изучаемого признака у членов выборочной совокупности различна. Каждое конкретное значение изучаемого признака называют вариантой и обозначают буквой v. При изучении изменчивости признака в выборочной совокупности составляется вариационный ряд, в котором особи располагаются по возрастанию показателя изучаемого признака.

На основании вариационного ряда строится вариационная кривая — графическое отображение частоты встречаемости каждой варианты Частота встречаемости отдельных вариант обозначается буквой p. Например, если взять 100 колосьев пшеницы (n) и подсчитать число колосков в колосе, то это количество будет от 14 до 20 — это численное значение вариант (v). Вариационный ряд: v = 14 15 16 17 18 19 20 Частота встречаемости каждой варианты p = 2 7 22 32 24 8 5 Среднее значение признака встречается чаще, а вариации, значительно отличающиеся от него, — значительно реже. Это называется нормальным распределением. Кривая на графике бывает, как правило, симметричной. Вариации, как большие, чем средние, так и меньшие, встречаются одинаково часто.

Модификационная изменчивость Легко посчитать и среднее значение данного признака. Для этого используют формулу: (vp) М= n где М — средняя величина признака, в числителе сумма произведений вариант на их частоту встречаемости, в знаменателе — количество вариант. Для данного признака среднее значение равно 17, 13. Знание закономерностей модификационной изменчивости имеет большое практическое значение, поскольку позволяет предвидеть и заранее планировать степень выраженности многих признаков организмов в зависимости от условий внешней среды.

Повторение Модификационная Характеристика изменчивость 1. Можно ли ее считать определенной изменчивостью? 2. Можно ли ее считать групповой изменчивостью? 3. Влияние на генотип? 4. Влияние на фенотип? 5. Наследование полученных изменений? 6. Значение для организма: 7. Значение для эволюции:

n При коррелятивной, или соотносительной, изменчивости изменение в каком-либо одном органе является причиной изменений в других органах.

Формы изменчивости (по Дарвину) u Определённая, групповая, ненаследственная (совр. - модификационная). Вызывается влиянием внешней среды. u Неопределённая, индивидуальная, наследственная (совр. - мутационная). u Соотносительная, коррелятивная - изме- нение одного органа вызывает изменение других.

Механизм эволюции (согласно теории Ч. Дарвина) Способность организмов к Ограниченность Наследственная неограниченному ресурсов среды изменчивость размножению Борьба за существование Естественный отбор Возникновение адаптаций Результаты эволюции Возникновение видов